Otimização topológica simultânea à localização de atuadores em estruturas

• Autor(a) principal: Fernandez, Lucas dos Santos
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca
• Texto Completo: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/4678
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA; Matemática; Projeto simultâneo; Otimização topológica; Atuadores proporcionais; Atuadores piezoelétricos; Localização de atuadores; Simultaneous design; Topology optimization; Proportional actuators; Piezoelectric actuators; Actuators placement

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma metodologia geral e integradora para o projeto simultâneo de otimização topológica e localização de atuadores em estruturas. Dois problemas são abordados: um que considera atuadores proporcionais e outro que considera atuadores piezoelétricos. A otimização topológica considera três fases materiais: duas referentes a materiais sólidos e uma sem material. Uma variável de projeto é considerada para cada fase material referente aos materiais sólidos. Um destes materiais sólidos é reservado para a parte puramente estrutural enquanto o outro é destinado a representar as regiões da estrutura mais propícias para a alocação de atuadores. Em ambos os problemas, o controle é estático e a otimização topológica é feita pela minimização da flexibilidade. A análise de sensibilidades para a obtenção das equações de equilíbrio e das derivadas da função objetivo com relação às variáveis de projeto é desenvolvida para cada problema. Para obter os resultados numéricos, os modelos estruturais foram discretizados em elementos finitos e um algoritmo apropriado foi implementado em Matlabr. As simulações numéricas mostram que a metodologia utilizada neste trabalho pode produzir uma topologia estrutural bem definida indicando o melhor posicionamento para atuadores. Finalmente, vale ressaltar que os resultados obtidos concordam perfeitamente com outros obtidos por meio de procedimentos mais simples, que realizam otimização topológica e controle em processos não simultâneos.